有色冶金行業管道材料等級表意義及編制要點

井廣寧

(北京礦冶科技集團有限公司， 北京 100160)

1 管道材料等級表現狀及問題分析

管道材料等級表是工程設計的基礎，它規定了管道、管件、法蘭、閥門、墊片、緊固件等的材料、標準、尺寸、范圍、壓力等級、型號、溫度-壓力等。管道材料等級表有助于提高工程設計效率，統一管道及組成件的選用標準，便于采購及備品備件，提高工程運行的安全性，是管道工程設計、采購、管理過程不可缺少的一部分。

1.1 國內外現狀及問題分析

國外工程公司在管道工程設計時均有各自的管道材料等級選用標準，在使用時僅需根據實際的工程項目條件和管道使用工況提取相應的標準即可，同時國外工程公司管道材料等級表詳細規定了管道及組成件的材料、型號、規格及尺寸等，可直接作為采購數據單使用。所以由此編制的管道材料等級表不僅有利于管道工程設計效率的提高，更可應用于管道及組成件的采購、維護，是管道工程在施工、生產、維修上的重要依據[1]。

相比之下，國內工程公司對管道材料等級表的編制和使用起步較晚。管道材料等級表的編制形式和內容均與國外有較大差異。目前國內管道材料等級表的使用更多的是體現在工程設計階段。由于國內行業尚無統一的編制規定，管道材料等級表的內容、深度和范圍均不能滿足公司采購的要求，而根據要求重新編制的管道及組成件采購數據清單不免與設計人員選用的有所不同，這樣不僅增加了公司采購的工作量，采購的產品也極易出現偏差。甚至導致同一項目的不同車間使用的管道及組成件不同，為管道的維護帶來極大的不便。這樣也未能充分發揮管道材料等級表在工程項目用的作用。

1.2 國內有色冶金行業現狀

有色冶金行業的工程公司尚無完整統一的管道材料等級表。不同的工程公司對管道材料等級表的要求也不同，加之涉及知識產權保護的問題，無法直接使用其他公司的管道材料等級表。雖然《閥門型號編制方法》[2]是設計的主要參考依據，但是由于工程的可行性研究、初步設計、施工圖、安裝、調試、運行等均有可能由不同單位承擔，不同單位的規定、不同工程師的設計習慣均不相同，所以即使同一個項目，管道成品的方案、質量、深度都參差不齊。因此無法保證管道材料等級表在工程全過程的利用率，從而導致工程設計質量的下降。

這種情況無疑給工程設計與工程總承包帶來極大的不便。由于無統一的管道材料等級表可供使用，導致各個部門內部及院所之間對于管道及組成件的選擇和使用無法統一，進而對采購、施工、維護帶來極大的不便。所以管道材料等級表的編制必是管道管理工作的重要一環。編寫管道材料等級對提高管道管理水平，規范管道資料管理有著十分重要的作用[3]。

2 管道材料等級表編制的主要目標及作用

國內管道及管件標準繁多，有色冶金行業也留下了各種版本的標準。管道材料等級表的建立可以規范設計產品中管道及組成件的規格及型號，逐步統一管道及組成件的選用標準，從而利于采購、施工、維護。

建立適用于公司業務特點的管道材料數據庫，對管道工程設計尤其是工程總承包項目意義重大。管道材料等級表可為總承包項目提供規范的采購工具、減少工作量、便于管道維護、提高生產的安全性、減少備品備件、降低成本。

近年來，隨著信息技術的發展，三維工廠設計逐步進入設計與工程領域，三維信息集成平臺的引入使多專業聯合實現數字化工廠設計成為可能。建立有色金屬三維協同設計的一項基礎工作是首先建立完備的信息化數據庫系統，而管道材料等級表的建立可為三維工廠設計提供基礎數據和設計依據。

3 管道材料等級表編制理念

編制管道材料等級表需轉變傳統的編制方式。采用國外工程公司通用的管道材料等級表的編制理念，以管道工程設計為基礎，兼顧管道及組成件的采購、施工及維護，完善管道、閥門、法蘭、墊片、緊固件等的信息，增加管道材料等級表的實用性及適用范圍。

由于有色冶金行業的不斷發展，現有的國家規范及標準已經不能完全滿足選用要求，如特殊工況下、大管徑的管道及組成件等，所以管道材料等級表的編制需根據公司的行業特點及業務范圍確定管道材料等級表的編制范圍。

管道材料等級表需結合三維工廠設計的使用要求進行編制，使管道材料等級表成為三維工廠設計規范、統一的管道及組成件選用平臺。使其作為基礎數據庫，為三維設計軟件提供設計依據。同時根據工程實際情況不斷完善管道材料等級表，以滿足不同項目對管道材料等級表的使用要求，提高管道材料等級表的利用率，減少資源的重復浪費[1]。

4 管道材料等級表的主要內容

管道材料等級規定主要由選用說明、管道材料等級表兩部分組成，如圖1所示。

圖1 管道材料等級表框架圖

4.1 選用說明

管道材料等級規定的選用說明中，應對管道材料等級的含義、設計壓力的確定、設計溫度的確定、壓力-溫度等級的選用以及管道及組成件等的選用原則和要求進行詳細說明和規定。

管道材料等級：管道材料等級是根據管道及組成件的設計參數、使用工況、材料性能及經濟性等條件確定，管道材料等級表中的參數均為該管道及組成件的使用上限，故實際使用條件不可超過該材料等級的規定。

設計參數：管道及組成件的設計壓力及設計溫度的確定，均不應小于在操作過程中可能出現的最苛刻的壓力和溫度組合的工況。并且應考慮到壓力源、脈動、靜壓頭、流體的分解及相態的改變、操作失誤及閥門失效等情況。

管徑及壁厚：管道管徑及壁厚的選擇可根據GB/T 3091—2015、GB/T 8163—2018的規定進行選用。由水力計算確定管徑后，需根據管道的使用條件，校核管道材料及管道壁厚的選用是否滿足使用要求，并滿足GB/T 20801—2006的規定。

壓力等級：壓力等級使用PN表示，采用DIN系列：PN2.5、PN6、PN10、PN16、PN25、PN40、PN63、PN100。

基本材質：常用的管道材料基本材質有碳鋼、低合金鋼、高合金鋼、不銹鋼等，管道材料材質的選擇需根據管道的使用工況來確定。

管道等級序號：由于管道規格、運行工況、腐蝕裕量及材料偏差等原因造成管道等級的不同，因此需用管道等級序號來進行管道等級的區分，管道等級序號本身無特定的含義。

閥門：閥門是控制介質流動的一種管路附件，是管路中不可缺少的配件之一。應用于管道工程設計的閥門種類及型號多種多樣，如閘閥、截止閥、止回閥、球閥、閘閥、蝶閥等。管道閥門的選擇應根據介質性質、壓力、溫度、安裝及使用要求進行確定[4]。不同管道材料等級的管道連接時，除非有盲板等隔斷設施，連接點處低等級管道的閥門應按高等級管道選用，并表明管道材料等級分界。閥門的選擇及使用必須滿足GB12224—2015的要求，此外選定的閥門應滿足相應的規范要求。

法蘭、墊片及緊固件：法蘭、墊片、緊固件的選用與閥門類似，需根據其使用用途的不同選擇不同形式的法蘭、墊片及緊固件[5]。在滿足使用要求的前提下，考慮工程的經濟性。

4.2 管道材料等級表

管道材料等級表應詳細表達各種壓力等級下管道及組成件的選用以及支管連接。同時對現有相關管道標準及規范進行分類，并補充超出現有標準管道等級的規定。管道材料等級表是管道及附件管理的基礎文件。管道材料等級表根據管子、管件、法蘭、閥門、墊片、緊固件等選擇原則，按不同的專業和工況條件編排，見表1。

表1 管道材料等級表索引

5 結論

國內有色冶金行業急需一部完整統一的管道材料等級表。由于公司業務范圍及知識產權保護等原因，無法直接使用其他公司的管道材料等級表，造成管道設計成品的設計方案、設計質量參差不齊，增加管道及組成件的采購、施工、維護等的工作量。

編制管道材料等級表可逐步統一管道及組成件的選用標準，從而利于采購、施工、維護，為總承包項目提供規范的采購工具、減少工作量、便于管道維護、提高生產的安全性、減少備品備件、降低成本，為三維工廠設計提供基礎數據和設計依據。

管道材料等級表的編制需轉變傳統的編制方式。在參考國外編制理念的基礎上，考慮其在設計、采購、施工、維護上的功能與作用，在冶金行業的特點和業務范圍的基礎上，確定編制范圍，同時兼顧在三維工廠設計上的應用。

建議編寫的管道材料等級規定主要由選用說明、管道材料等級表兩部分組成，對管道材料等級表的參數設置及選用原則進行規定，管道材料等級表的編制以使用工況及專業分類進行編排。